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帶電粒子在勻強電場中的運動教案
在教學工作者開展教學活動前，可能需要進行教案編寫工作，借助教案可以讓教學工作更科學化。那要怎么寫好教案呢？以下是小編為大家整理的帶電粒子在勻強電場中的運動教案，歡迎閱讀與收藏。
帶電粒子在勻強電場中的運動教案 1
教學目標
知識目標
1、理解帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律——只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動。
2、知道示波管的構造和原理。
能力目標
1、滲透物理學方法的教育，讓學生學習運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學的研究方法。
2、提高學生的分析推理能力。
情感目標
通過本節(jié)內容的學習，培養(yǎng)學生科學研究的意志品質。
教學建議
本節(jié)內容是電場一章中非常重要的知識點，里面涉及到電學與力學知識的綜合運用，因此教師在講解時，一是注意對力學知識的有效復習，以便于知識的遷移，另外，由于帶電粒子在電場中的運動公式比較復雜，所以教學中需要注意使學生掌握解題的思維和方法，而不要一味的強調公式的記憶。
在講解時要滲透物理學方法的教育，讓學生學習運用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素（忽略帶電粒子的重力）的科學的研究方法。
關于示波管的講解，教材中介紹的非常詳細，教師需要重點強調其工作原理，讓學生理解加速和偏轉問題——帶電粒子在電場中加速偏轉的實際應用。
教學設計示例
第九節(jié) 帶電粒子在勻強電場中的運動
1、帶電粒子的加速
教師講解：這節(jié)課我們研究帶電粒子在勻強電場中的運動，關于運動，在前面的學習中我們已經研究過了：物體在力的作用下，運動狀態(tài)發(fā)生了改變，同樣，對于電場中的帶電粒子而言，受到電場力的作用，那么它的運動情況又是怎樣的呢？帶電粒子在電場中運動的'過程中，電場力做的功大小為 ，帶電粒子到達極板時動能 ，根據動能定理， 這個公式是利用能量關系得到的，不僅使用于勻強電場，而且適用于任何其它電場。
分析課本113頁的例題1。
2、帶電粒子的偏轉
根據能量的關系，我們可以得到帶電粒子在任何電場中的運動的初末狀態(tài)，下面，我們針對勻強電場具體研究一下帶電粒子在電場中的運動情況。
�。ń處煶鍪緢D片）為了方便研究，我們選用勻強電場：平行兩個帶電極板之間的電場就是勻強電場。
�、偃魩щ娏Ｗ釉陔妶鲋兴芎狭榱銜r，即 時，粒子將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
帶電粒子處于靜止狀態(tài)， 所受重力豎直向下，場強方向豎直向下，帶電體帶負電，所以所受電場力豎直向上。
�、谌� 且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運動。（變速直線運動）
A、打入正電荷，將做勻加速直線運動。
B、打入負電荷，由于重力極小，可以忽略，電荷只受到電場力作用，將做勻減速直線運動。
�、廴� ，且與初速度方向有夾角，帶電粒子將做曲線運動。 ，合外力豎直向下，帶電粒子做勻變速曲線運動。（如下圖所示）
注意：若不計重力，初速度 ，帶電粒子將在電場中做類平拋運動。
復習：物體在只受重力的作用下，以一定水平速度拋出，物體的實際運動為這兩種運動的合運動。水平方向上不受力作用，做勻速直線運動，豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動。
水平方向：
豎直方向：
與此相似，當忽略帶電粒子的重力 時，且 ，帶電粒子在電場中將做類平拋運動。與平拋運動區(qū)別的只是在沿著電場方向上，帶電粒子做加速度為 的勻變速直線運動。
例題講解：已知，平行兩個電極板間距為d，板長為l，初速度 ，板間電壓為U，帶電粒子質量為m，帶電量為＋q。分析帶電粒子的運動情況：
�、倭Ｗ釉谂c電場方向垂直的方向上做勻速直線運動， 在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動， 稱為側移。若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側移量為多少呢？
�、谏涑鰰r的末速度與初速度 的夾角 稱為偏向角。
�、� 反向延長線與 延長線的交點在 處。
證明：
注意：以上結論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況。如果帶電粒子沒有從電場中穿出，此時 不再等于板長l，應根據情況進行分析。
得到了帶電粒子在勻強電場中的基本運動情況，下面，我們看看其實際的應用示例。
3、示波管的原理：
學生首先自己研究，對照例題，自學完成，教師可以通過放映有關示波器的視頻資料加深學生對本節(jié)內容的理解。
4、教師總結：
教師講解：本節(jié)內容是關于帶電粒子在勻強電場中的運動情況，是電學和力學知識的綜合， 帶電粒子在電場中的運動，常見的有加速、減速、偏轉、圓運動等等，規(guī)律跟力學是相同的，只是在分析物體受力時，注意分析電場力，同時注意：為了方便問題的研究，對于微觀粒子的電荷，因為重力非常小，我們可以忽略不計。對于示波管，實際就是帶電粒子在電場中的加速偏轉問題的實際應用。
5、布置課后作業(yè)
帶電粒子在勻強電場中的運動
帶電粒子在勻強電場中的運動教案 2
一、教學目標
知識與技能目標
學生能理解帶電粒子在勻強電場中的受力特點，掌握其加速和偏轉的運動規(guī)律。
能夠運用牛頓運動定律、動能定理、運動學公式等知識，分析并解決帶電粒子在勻強電場中運動的相關問題，包括計算粒子的加速度、速度、位移、偏轉角等物理量。
過程與方法目標
通過實驗觀察、理論推導和小組討論，培養(yǎng)學生的科學探究能力、邏輯推理能力和分析歸納能力。
讓學生學會建立物理模型，將實際問題轉化為物理問題進行求解，提升知識遷移和應用能力。
情感態(tài)度與價值觀目標
激發(fā)學生對物理學科的興趣，培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度和勇于探索的精神。
讓學生體會物理知識在現代科技中的應用，增強對科學技術的認同感。
二、教學重難點
教學重點
帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉的原理及規(guī)律。
運用動力學和能量觀點解決帶電粒子在勻強電場中的運動問題。
教學難點
對帶電粒子在勻強電場中偏轉問題的分析，尤其是對運動的合成與分解方法的理解和應用。
建立合適的物理模型，綜合運用多方面知識解決復雜的實際問題。
三、教學方法
實驗演示法：通過演示帶電粒子在電場中的運動實驗，直觀呈現粒子的運動現象，引發(fā)學生思考。
問題驅動法：設置一系列有針對性的問題，引導學生逐步深入探究帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律。
小組合作法：組織學生進行小組討論和合作探究，培養(yǎng)學生的團隊協作能力和交流表達能力。
多媒體輔助教學法：利用動畫、視頻等多媒體資源，幫助學生更好地理解抽象的物理過程。
四、教學過程
導入新課（5 分鐘）
演示實驗：用陰極射線管展示電子束在電場中的偏轉現象。提問學生觀察到的.現象，引導學生思考電子束為什么會發(fā)生偏轉，從而引出本節(jié)課的主題 —— 帶電粒子在勻強電場中的運動。
知識回顧（5 分鐘）
復習電場強度、電場力、牛頓第二定律、動能定理等相關知識，為后續(xù)推導帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律做鋪墊。提問學生電場力的計算公式\(F = qE\)（其中\(zhòng)(F\)為電場力，\(q\)為粒子電荷量，\(E\)為電場強度），以及牛頓第二定律\(F = ma\)（\(m\)為粒子質量，\(a\)為加速度）。
新課教學（30 分鐘）
帶電粒子的加速
提出問題：一個初速度為\(v_0\)的帶電粒子，在勻強電場中沿電場線方向運動，它將如何運動？
引導學生進行受力分析，根據牛頓第二定律\(F = ma\)和電場力公式\(F = qE\)，得出加速度\(a=\frac{qE}{m}\)。
若粒子初速度為\(0\)，根據勻變速直線運動速度位移公式\(v^2 - v_0^2 = 2ax\)（這里\(v_0 = 0\)），位移\(x\)與極板間距離\(d\)及電場強度\(E\)的關系為\(x = d\)，可得\(v=\sqrt{\frac{2qEd}{m}}\)。若粒子初速度不為\(0\)，則\(v^2 - v_0^2 = 2\frac{qE}{m}d\)。
從能量角度分析，根據動能定理\(W = \Delta E_k\)，電場力做功\(W = qU\)（\(U\)為兩極板間電勢差），可得\(qU=\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}mv_0^2\)，同樣能求出粒子加速后的速度。對比兩種方法，讓學生體會不同思路解決問題的特點。
帶電粒子的偏轉（類平拋運動）
演示實驗：在平行板電容器間，讓帶電粒子以垂直于電場線方向的初速度進入電場，觀察粒子的運動軌跡。
提出問題：粒子的運動軌跡為什么是曲線？它在水平和豎直方向分別做什么運動？
引導學生分析：水平方向不受力，做勻速直線運動，速度\(v_x = v_0\)，位移\(x = v_0t\)；豎直方向受電場力\(F = qE\)，根據牛頓第二定律\(F = ma\)得加速度\(a=\frac{qE}{m}\)，做初速度為\(0\)的勻加速直線運動，位移\(y=\frac{1}{2}at^2=\frac{1}{2}\frac{qE}{m}t^2\)，速度\(v_y = at=\frac{qE}{m}t\) 。
推導偏轉角\(\theta\)的正切值\(\tan\theta=\frac{v_y}{v_x}=\frac{qEL}{mv_0^2}\)（\(L\)為極板長度）。
例題講解（10 分鐘）
展示一道關于帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉的綜合例題：如圖所示，電子以初速度\(v_0 = 4.010^6m/s\)沿與電場垂直的方向從 A 點飛入勻強電場，并且從另一端 B 點沿與場強方向成\(150^{\circ}\)角的方向飛出，已知電子的質量\(m = 9.110^{-31}kg\)，電荷量\(e = 1.610^{-19}C\)，求勻強電場的電場強度。
引導學生分析：粒子在電場中做類平拋運動，水平方向勻速，豎直方向勻加速。已知飛出時速度方向，可根據速度的合成與分解求出豎直方向速度，進而結合運動學公式求出加速度，再由電場力公式求出電場強度。
解題過程：設粒子飛出時豎直方向速度為\(v_y\)，因為\(\tan30^{\circ}=\frac{v_0}{v_y}\)，所以\(v_y = v_0\cot30^{\circ}=4.010^6\sqrt{3}m/s\)。根據\(v_y = at\)，\(a=\frac{eE}{m}\)，水平方向\(x = L = v_0t\)，聯立可得\(E=\frac{mv_y}{eL}\)，由于\(L\)未知，但可根據水平和豎直方向運動關系消除\(L\)，最終解得\(E = 1.7310^3N/C\)。
課堂小結（5 分鐘）
與學生一起回顧帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉的運動規(guī)律及分析方法，強調重點知識點和易錯點。
布置作業(yè)（5 分鐘）
布置課后作業(yè)：教材課后習題中關于帶電粒子在勻強電場中運動的計算題，以及一道拓展題：讓學生查閱資料，了解示波器中電子束偏轉原理與本節(jié)課知識的聯系。
帶電粒子在勻強電場中的運動教案 3
一、教學目標
知識與技能目標
學生通過實驗探究，深入理解帶電粒子在勻強電場中的受力情況和運動規(guī)律。
能夠熟練運用實驗數據，結合物理知識，計算帶電粒子在勻強電場中的加速度、速度、位移等物理量，并能解釋相關實驗現象。
過程與方法目標
培養(yǎng)學生的實驗操作能力、數據處理能力和誤差分析能力。
讓學生經歷從實驗現象提出問題、設計實驗方案、進行實驗探究、分析實驗數據到得出結論的科學探究過程，提高科學探究能力。
情感態(tài)度與價值觀目標
通過親自動手實驗，激發(fā)學生對物理實驗的興趣和對科學的熱愛。
培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和嚴謹認真的實驗作風，增強團隊合作意識。
二、教學重難點
教學重點
設計并完成帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉的實驗，觀察實驗現象，獲取實驗數據。
依據實驗數據，總結歸納帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律。
教學難點
實驗裝置的正確組裝與調試，確保實驗的準確性和穩(wěn)定性。
對實驗數據進行科學分析，排除實驗誤差的干擾，得出正確結論。
三、教學方法
實驗探究法：以學生實驗為核心，讓學生在實驗中探索帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律。
啟發(fā)引導法：在學生實驗過程中，教師適時提出問題，啟發(fā)學生思考，引導學生正確操作和分析實驗。
討論交流法：組織學生進行小組討論和全班交流，分享實驗成果和心得體會，共同解決實驗中遇到的問題。
四、教學過程
導入新課（5 分鐘）
展示生活中與帶電粒子在電場中運動相關的圖片或視頻，如電子顯像管、靜電除塵裝置等，引發(fā)學生興趣。提問學生這些裝置中帶電粒子是如何運動的，從而引出本節(jié)課要通過實驗探究帶電粒子在勻強電場中的運動。
實驗準備（10 分鐘）
介紹實驗器材：電子射線管、直流高壓電源、平行板電容器、熒光屏、導線等。
講解實驗原理：帶電粒子在勻強電場中受到電場力作用，根據電場力公式\(F = qE\)和牛頓第二定律\(F = ma\)，粒子會產生加速度，從而改變運動狀態(tài)。在加速實驗中，粒子沿電場線方向加速；在偏轉實驗中，粒子垂直電場線方向進入電場，做類平拋運動。
演示實驗裝置的組裝過程，強調操作要點和安全注意事項，如高壓電源的正確連接、防止觸電等。
分組實驗（25 分鐘）
將學生分成若干小組，每組學生按照實驗步驟進行操作。
實驗一：帶電粒子的加速
連接好實驗電路，使電子射線管的陰極發(fā)射電子，電子在加速電場中加速。調節(jié)加速電壓，觀察熒光屏上電子束亮點的位置變化。
測量不同加速電壓下電子束到達熒光屏的時間或位置，記錄實驗數據。根據運動學公式\(x = v_0t+\frac{1}{2}at^2\)（這里初速度\(v_0 = 0\)，\(a=\frac{eU}{md}\)，\(U\)為加速電壓，\(d\)為加速極板間距，\(e\)為電子電荷量，\(m\)為電子質量），計算電子的加速度和加速后的速度。
實驗二：帶電粒子的偏轉
在電子射線管前放置平行板電容器，形成勻強電場。讓電子以垂直于電場線方向的初速度進入電場。
保持電子的初速度不變，改變平行板電容器的電壓，觀察電子束在熒光屏上的偏轉情況。測量電子束的偏轉距離，記錄數據。根據類平拋運動規(guī)律，水平方向\(x = v_0t\)，豎直方向\(y=\frac{1}{2}at^2\)（\(a=\frac{eU}{md}\)，\(U\)為偏轉電壓，\(d\)為偏轉極板間距），分析電子的偏轉規(guī)律，計算偏轉角。
數據處理與討論（10 分鐘）
各小組對實驗數據進行處理，繪制相關圖表，如加速電壓與電子速度關系圖、偏轉電壓與偏轉距離關系圖等。
組織小組討論：根據實驗數據和圖表，總結帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉的規(guī)律。討論實驗過程中遇到的問題及解決方法，分析實驗誤差產生的.原因。
每組選派代表進行發(fā)言，分享小組的實驗成果和討論結果。教師對各小組的表現進行點評，引導學生進一步完善實驗結論。
課堂總結（5 分鐘）
教師對本節(jié)課的實驗內容進行總結，強調帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉的實驗現象、運動規(guī)律以及實驗中體現的科學方法。
對比實驗結論與理論推導結果，讓學生體會理論與實踐相結合的重要性。
布置作業(yè)（5 分鐘）
要求學生完成實驗報告，包括實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗數據處理、實驗結論以及對實驗的反思。
布置思考問題：如果在勻強電場中同時存在重力場，帶電粒子的運動又會怎樣？讓學生課后查閱資料或進行簡單推導分析。
帶電粒子在勻強電場中的運動教案 4
一、教學目標
1.了解帶電粒子在電場中的運動--只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。
2.重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動--類平拋運動。
3.滲透物理學方法的教育：運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計粒子重力。
二、重點分析
初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中運動，沿電場方向(或反向)做初速度為零的勻加速直線運動，垂直于電場方向為勻速直線運動。
三、主要教學過程
1.帶電粒子在電場中的運動情況
①若帶電粒子在電場中所受合力為零時，即F=0時，粒子將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
例 帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電?分析 帶電粒子處于靜止狀態(tài)，F=0，mg=Eq，因為所受重力豎直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下，所以帶電體帶負電。
�、谌�0且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運動。(變速直線運動)
打入正電荷，將做勻加速直線運動。
打入負電荷，將做勻減速直線運動。
�、廴�0，且與初速度方向有夾角(不等于0，180)，帶電粒子將做曲線運動。
mqEq，合外力豎直向下v0與F夾角不等于0或180，帶電粒子做勻變速曲線運動。在第三種情況中重點分析類平拋運動。
2.若不計重力，初速度v0E，帶電粒子將在電場中做類平拋運動。
復習：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運動，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。
與此相似，不計mg，v0E時，帶電粒子在磁場中將做類平拋運動。
板間距為d，板長為L，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質量為m，帶電量為+q。
�、倭Ｗ釉谂c電場方向垂直的方向上做勻速直線運動，x=v0t;在沿電為側移。
若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側移量為多少呢?
注：以上結論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況。如果帶電粒子沒有從電場中穿出，此時v0t不再等于板長L，應根據情況進行分析。
3.設粒子帶正電，以v0進入電壓為U1的電場，將做勻加速直線運動，穿過電場時速度增大，動能增大，所以該電場稱為加速電場。
進入電壓為U2的電場后，粒子將發(fā)生偏轉，設電場稱為偏轉電場。
【例1】
質量為m的帶電粒子，以初速度v0進入電場后沿直線運動到上極板。
(1)物體做的是什么運動?
(2)電場力做功多少?
(3)帶電體的電性?
分析：物體做直線運動，F應與v0在同一直線上。對物體進行受力分析，若忽略mg，則物體只受Eq，方向不可能與v0在同一直線上，所以不能忽略mg。同理電場力Eq應等于mg，否則合外力也不可能與v0在同一直線上。所以物體所受合力為零，應做勻速直線運動。
電場力功等于重力功，Egd=mgd。
電場力與重力方向相反，應豎直向上。又因為電場強度方向向下，所以物體應帶負電。
【例2】 一平行板電容器板長L=4cm，板間距離為d=3cm，傾斜放置，使板面與水平方向夾角=37，若兩板間所加電壓 U=100V，一帶電量q= 310-10C的負電荷以v0=0.5m/s的速度自 A板左邊緣水平進入電場，在電場中沿水平方向運動，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場中飛出時的速度為多少?帶電粒子質量為多少?
解：
分析：帶電粒子能沿直線運動，所受合力與運動方向在同一直線上，由此可知重力不可忽略，受力如圖所示。
電場力在豎直方向的'分力與重力等值反向。帶電粒子所受合力與電場力在水平方向的分力相同。
根據動能定理
例：一質量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點水平距離為L處，有一根管口比小球直徑略大
撞地通過管子，可在管子上方的整個區(qū)域里加一個場強方向水平向左的勻強電場。如圖：
求：(1)小球的初速度v;
(2)電場強度E的大小;
(3)小球落地時的動能。
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